Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
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2003.10a
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pp.164-169
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2003
In this paper, we propose the integrated Bayesian network framework to reconstruct genetic regulatory networks from genome expression data. The proposed model overcomes the dimensionality problem of multivariate analysis by building coherent sub-networks from confined gene clusters and combining these networks via intermediary points. Gene Shaving algorithm is used to cluster genes that share a common function or co-regulation. Retrieved clusters incorporate prior biological knowledge such as Gene Ontology, pathway, and protein protein interaction information for extracting other related genes. With these extended gene list, system builds genetic sub-networks using Bayesian network with MDL score and Sparse Candidate algorithm. Identifying functional modules of genes is done by not only microarray data itself but also well-proved biological knowledge. This integrated approach can improve there liability of a network in that false relations due to the lack of data can be reduced. Another advantage is the decreased computational complexity by constrained gene sets. To evaluate the proposed system, S. Cerevisiae cell cycle data [1] is applied. The result analysis presents new hypotheses about novel genetic interactions as well as typical relationships known by previous researches [2].
Clonorchis sinensis is a food-borne trematode that infects more than 15 million people. The liver fluke causes clonorchiasis and chronical cholangitis, and promotes cholangiocarcinoma. The underlying molecular pathogenesis occurring in the bile duct by the infection is little known. In this study, transcriptome profile in the bile ducts infected with C. sinensis were analyzed using microarray methods. Differentially expressed genes (DEGs) were 1,563 and 1,457 at 2 and 4 weeks after infection. Majority of the DEGs were temporally dysregulated at 2 weeks, but 519 DEGs showed monotonically changing expression patterns that formed seven distinct expression profiles. Protein-protein interaction (PPI) analysis of the DEG products revealed 5 sub-networks and 10 key hub proteins while weighted co-expression network analysis (WGCNA)-derived gene-gene interaction exhibited 16 co-expression modules and 13 key hub genes. The DEGs were significantly enriched in 16 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathways, which were related to original systems, cellular process, environmental information processing, and human diseases. This study uncovered a global picture of gene expression profiles in the bile ducts infected with C. sinensis, and provided a set of potent predictive biomarkers for early diagnosis of clonorchiasis.
Allergic inflammation requires the orchestration of altered gene expression in the target tissue and in the infiltrating immune cells. The transcription factor STAT6 is critical in activating cytokine gene expression and cytokine signaling both in the immune cells and in target tissue cells including airway epithelia, keratinocytes and esophageal epithelial cells. STAT6 is activated by the cytokines IL-4 and IL-13 to mediate the pathogenesis of allergic disorders such as asthma, atopic dermatitis, food allergy and eosinophilic esophagitis (EoE). In this review, we summarize the role of STAT6 in allergic diseases, its interaction with the co-factor PARP14 and the molecular mechanisms by which STAT6 and PARP14 regulate gene transcription.
Background: Exposure to cigarette may affect human health and increase risk of a wide range of diseases including pulmonary diseases, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD), asthma, lung fibrosis and lung cancer. However, the molecular mechanisms of pathogenesis induced by cigarettes still remain obscure even with extensive studies. With systemic view, we attempted to identify the specific gene modules that might relate to injury caused by cigarette smoke and identify hub genes for potential therapeutic targets or biomarkers from specific gene modules. Materials and Methods: The dataset GSE18344 was downloaded from the Gene Expression Omnibus (GEO) and divided into mouse cigarette smoke exposure and control groups. Subsequently, weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) was used to construct a gene co-expression network for each group and detected specific gene modules of cigarette smoke exposure by comparison. Results: A total of ten specific gene modules were identified only in the cigarette smoke exposure group but not in the control group. Seven hub genes were identified as well, including Fip1l1, Anp32a, Acsl4, Evl, Sdc1, Arap3 and Cd52. Conclusions: Specific gene modules may provide better understanding of molecular mechanisms, and hub genes are potential candidates of therapeutic targets that may possible improve development of novel treatment approaches.
Proceedings of the Korean Society of Plant Pathology Conference
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2003.10a
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pp.29-29
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2003
Incompatible plant-pathogen interactions result in the rapid cell death response known as hypersensitive response (HR) and activation of host defense-related genes. To understand the molecular and cellular mechanism controlling defense response better, several approaches including isolation and characterization of novel genes, promoter analysis of those genes, protein-protein interaction analysis and reverse genetic approach etc. By using the yeast two-hybrid system a clone named Tsipl, Tsil -interacting protein 1, was isolated whose translation product apparently interacted with Tsil, an EREBP/AP2 type DNA binding protein. RNA gel blot analysis showed that the expression of Tsipl was increased by treatment with NaCl, ethylene, salicylic acid, or gibberellic acid. Transient expression analysis using a Tsipl::smGFP fusion gene in Arabidopsis protoplasts indicated that the Tsipl protein was targeted to the outer surface of chloroplasts. The targeted Tsipl::smGFP proteins were diffused to the cytoplasm of protoplasts in the presence of salicylic acid (SA) The PEG-mediated co-transfection analysis showed that Tsipl could interact with Tsil in the nucleus. These results suggest that Tsipl-Tsil interaction might serve to regulate defense-related gene expression. Basically the useful promoters are valuable tools for effective control of gene expression related to various developmental and environmental condition.(중략)
Adipose tissue deposited within muscle fibers, known as intramuscular fat (IMF or marbling), is a major determinant of meat quality and thereby affects its economic value. The biological mechanisms that determine IMF content are therefore of interest. In this study, 48 genes involved in the bovine peroxisome proliferator-activated receptor signaling pathway, which is involved in lipid metabolism, were investigated to identify candidate genes associated with IMF in the longissimus dorsi of Hanwoo (Korean cattle). Ten genes, retinoid X receptor alpha, peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARG), phospholipid transfer protein, stearoyl-CoA desaturase, nuclear receptor subfamily 1 group H member 3, fatty acid binding protein 3 (FABP3), carnitine palmitoyltransferase II, acyl-Coenzyme A dehydrogenase long chain (ACADL), acyl-Coenzyme A oxidase 2 branched chain, and fatty acid binding protein 4, showed significant effects with regard to IMF and were differentially expressed between the low- and high-marbled groups (p<0.05). Analysis of the gene co-expression network based on Pearson's correlation coefficients identified 10 up-regulated genes in the high-marbled group that formed a major cluster. Among these genes, the PPARG-FABP4 gene pair exhibited the strongest correlation in the network. Glycerol kinase was found to play a role in mediating activation of the differentially expressed genes. We categorized the 10 significantly differentially expressed genes into the corresponding downstream pathways and investigated the direct interactive relationships among these genes. We suggest that fatty acid oxidation is the major downstream pathway affecting IMF content. The PPARG/RXRA complex triggers activation of target genes involved in fatty acid oxidation resulting in increased triglyceride formation by ATP production. Our findings highlight candidate genes associated with the IMF content of the loin muscle of Korean cattle and provide insight into the biological mechanisms that determine adipose deposition within muscle.
Background: Adenovirus (Ad) vectors have been widely used for many gene therapy applications because of their high transduction ability and broad tropism. However, their utility for cancer gene therapy is limited by their poor transduction into cancer cells lacking the primary receptor, coxsackievirus and adenovirus receptor (CAR). Methods: To achieve CAR-independent gene transfer via Ad, we pretreated Ad with 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium propane (DOTAP) and analyzed their transduction efficiency into cancer cells in vitro and in vivo comparing with the virus alone. Results: Treatment of DOTAP significantly increased adenoviral gene transfer in tumor cells in vitro. Moreover, DOTAP at an optimum dose $(10{\mu}g/ml)$ enhanced IL-12 transgene expression by fivefold in tumor, and twofold in serum after intratumoral injection of adenovirus expressing IL-12N220L (Ad/IL-12N220L). In addition, cotreatment of DOTAP decreased tumor growth rate in the Ad/IL-12N220L-transduced tumor model, finally leading to enhanced survival rate. Conclusion: Our results strongly suggest that DOTAP could be of great utility for improving adenovirus-mediated cancer gene therapy.
Objective: This study was conducted to identify the functional long non-coding RNAs (lncRNAs) for swine lactation by RNA-seq data of mammary gland. Methods: According to the RNA-seq data of swine mammary gland, we screened lncRNAs, performed differential expression analysis, and confirmed the functional lncRNAs for swine lactation by validation of genome wide association study (GWAS) signals, functional annotation and weighted gene co-expression network analysis (WGCNA). Results: We totally identified 286 differentially expressed (DE) lncRNAs in mammary gland at different stages from 14 days prior to (-) parturition to day 1 after (+) parturition, and the expressions of most of lncRNAs were strongly changed from day -2 to day +1. Further, the GWAS signals of sow milk ability trait were significantly enriched in DE lncRNAs. Functional annotation revealed that these DE lncRNAs were mainly involved in mammary gland and lactation developing, milk composition metabolism and colostrum function. By performing weighted WGCNA, we identified 7 out of 12 lncRNA-mRNA modules that were highly associated with the mammary gland at day -14, day -2, and day +1, in which, 35 lncRNAs and 319 mRNAs were involved. Conclusion: This study suggested that 18 lncRNAs and their 20 target genes were promising candidates for swine parturition and colostrum occurrence processes. Our research provided new insights into lncRNA profiles and their regulating mechanisms from colostrogenesis to lactogenesis in swine.
Baek, Il-Sun;Park, Hyo-Young;You, Min Kyoung;Lee, Jeong Hwan;Kim, Jeong-Kook
Molecules and Cells
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v.26
no.4
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pp.368-372
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2008
Recent molecular and genetic studies in rice, a short-day plant, have elucidated both conservation and divergence of photoperiod pathway genes and their regulators. However, the biological roles of rice genes that act within the autonomous pathway are still largely unknown. In order to better understand the function of the autonomous pathway genes in rice, we conducted molecular genetic analyses of OsFVE, a rice gene homologous to Arabidopsis FVE. OsFVE was found to be ubiquitously expressed in vegetative and reproductive organs. Overexpression of OsFVE could rescue the flowering time phenotype of the Arabidopsis fve mutants by up-regulating expression of the SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1 (SOC1) and down-regulating FLOWERING LOCUS C (FLC) expression. These results suggest that there may be a conserved function between OsFVE and FVE in the control of flowering time. However, OsFVE overexpression in the fve mutants did not rescue the flowering time phenotype in in relation to the response to intermittent cold treatment.
Purpose: To identify prostate cancer lncRNAs using a pipeline proposed in this study, which is applicable for the identification of lncRNAs that are differentially expressed in prostate cancer tissues but have a negligible potential to encode proteins. Materials and Methods: We used two publicly available RNA-Seq datasets from normal prostate tissue and prostate cancer. Putative lncRNAs were predicted using the biological technology, then specific lncRNAs of prostate cancer were found by differential expression analysis and co-expression network was constructed by the weighted gene co-expression network analysis. Results: A total of 1,080 lncRNA transcripts were obtained in the RNA-Seq datasets. Three genes (PCA3, C20orf166-AS1 and RP11-267A15.1) showed a significant differential expression in the prostate cancer tissues, and were thus identified as prostate cancer specific lncRNAs. Brown and black modules had significant negative and positive correlations with prostate cancer, respectively. Conclusions: The pipeline proposed in this study is useful for the prediction of prostate cancer specific lncRNAs. Three genes (PCA3, C20orf166-AS1, and RP11-267A15.1) were identified to have a significant differential expression in prostate cancer tissues. However, there have been no published studies to demonstrate the specificity of RP11-267A15.1 in prostate cancer tissues. Thus, the results of this study can provide a new theoretic insight into the identification of prostate cancer specific genes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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